随着世界能源日益短缺、废水污染日益严重及废水中污染物种类日趋复杂,废水厌氧生物处理技术以投资省、能耗低、可回收沼气、负荷高、产泥少、耐负荷冲击等优点而受到越来越多的重视。厌氧折流板反应器(Anaerobic BaffledReactor,简称ABR)作为一种新型高效、极具应用前景的厌氧反应器,近年来得到了高度重视和大量的研究,目前这些研究主要集中在ABR对各种废水的处理效果方面,而对反应器的流场分布与水力特性方面的理论研究还较少。ABR反应器内的流体动力学特性决定着基质和微生物的接触程度,控制着反应器内物质的传输,因而水力特性是影响其处理效率的重要因素。ABR反应器的水力特性主要表现在反应器中流体的流动方式、厌氧污泥与基质的混合程度、反应器的容积利用率以及废水在反应器内的实际停留时间等方面。本实验室在河南省杰出人才创新基金(项目号No.0521001400)的资助下,做了ABR反应器处理奶牛场废水的研究,取得了较好的效果。本文拟研究ABR反应器的水力特性和流场分布情况,为进一步的应用研究提供理论基础。实验采用以NaCl作示踪剂,通过脉冲刺激响应实验,用停留时间分布(Residence Time Distribution,简称RTD)法,对ABR反应器的水力特性进行了宏观分析和定量研究。实验研究了HRT从60 min到540 min的变化情况,结果表明,随HRT的增大,ABR的死区容积分数减小,串级模型参数N增大,扩散模型参数Pe增大,ABR内的返混程度减小。HRT小于433 min的区域,死区容积分数减小很快;在HRT=433 min,死区容积分数约为0.076,但继续增大HRT,死区容积分数减小很慢。综合来看:在很宽的流速范围内,ABR反应器的水力死区较小,说明其结构优良。HRT的数值决定了死区容积分数,对于本实验所选的ABR反应器,在处理实际废水时,最好保持HRT在420 min以上。为进一步研究ABR反应器内部的详细流场分布情况,采用Fluent软件对所选ABR反应器在清水流场下的流动情况进行了数值模拟。在模拟时,分别以HRT=60 min和HRT=420 min为例,选用k-ε湍流模型和层流模型进行了两种模拟。结果显示:湍流运动时,ABR反应器的水力死区主要发生在反应器底部角落处和上流室的中部;层流运动时,反应器的水力死区显著减小;数值模拟研究结果和宏观表征研究结果相一致。借鉴早期实验结果和模拟分析,作者对实际工程应用中ABR反应器结构尺寸和工艺参数的选取进行了分析讨论,提到了一些工程实例可以为ABR反应器的设计提供有益的参考。众所周知,在ABR反应器内,活性污泥与污染物之间的生物反应以及通过活性污泥的传递过程对ABR效果具有决定性的影响,建议进一步做好这方面的计算机模拟研究工作,如何对模拟结果进行验证也需要认真地研究。虽然软件模拟有其局限性,CFD软件在废水处理设备的研发和设计方面还有广阔的应用前景和市场。